RU2381994C1 - System for purifying bottom settlings of water bodies from oil and/or oil products - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: system for purifying bottom settlings of water bodies from oil and/or oil products has a floating container - settling tank, a bottom purification unit and an air supply unit fitted with a spraying device, with the component parts connected to each other by pipes. The bottom purification unit is fitted with vibrators on the outer side of its bottom, and pneumatic converters fitted on the inner side of its bottom and connected by a flexible pipe to the air supply unit. The ratio of the diametre of a vibrator to the distance between the vibrators equals 1:3-1:5. The upper wall of the bottom purification unit narrows. The bottom of the bottom purification unit is made in form of a grid.

EFFECT: invention enables purification of water bodies from oil or oil products on subsurface layers of bottom settlings on the entire depth of their contamination.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для использования на природных и искусственных загрязненных водных объектах в местах аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.The invention relates to the field of environmental protection and is intended for use on natural and artificial contaminated water bodies in places of emergency oil and oil product spills.

Известен способ очистки донных отложений обезвоживанием суспензии донных отложений и воды и термообработкой осадка горячей водой при 80°С в течение 24 часов (3 раза) с дальнейшей аэробной биологической очисткой (см. патент РФ №2246451, МПК С02F 11/02, 2003.09.16).A known method of cleaning bottom sediments by dewatering a suspension of bottom sediments and water and heat treatment of the sediment with hot water at 80 ° C for 24 hours (3 times) with further aerobic biological treatment (see RF patent No. 2246451, IPC С02F 11/02, 2003.09.16 )

Недостатком данного изобретения является высокая стоимость очистки отложений за счет необходимости их изъятия для очистки из водного объекта.The disadvantage of this invention is the high cost of cleaning deposits due to the need to remove them for cleaning from a water body.

Известен способ очистки донных отложений нефтешламовых накопителей (см. патент РФ №2309128, МПК С02F 11/16, 2006.02.26), где осадок непосредственно в накопителе смешивают с известковым материалом, а затем смесь из накопителя направляют на сушку в естественных условиях до 30-40% влажности. Далее смесь подвергают анаэробной биологической обработке.There is a method of cleaning bottom sediments of oil sludge accumulators (see RF patent No. 2309128, IPC С02F 11/16, 2006.02.26), where the sediment is directly mixed with lime material in the accumulator, and then the mixture from the accumulator is sent for drying in natural conditions to 30- 40% humidity. Next, the mixture is subjected to anaerobic biological treatment.

Недостатком данного изобретения является высокая стоимость очистки осадка за счет необходимости его смешивания и изъятия из объекта для дальнейшей обработки, что практически не применимо на природных водных объектах.The disadvantage of this invention is the high cost of cleaning the sediment due to the need to mix and remove from the object for further processing, which is practically not applicable to natural water bodies.

Известен способ очистки воды и донных отложений водоемов и система очистки водоемов, содержащая модуль поверхностной очистки, состоящий из активных бонов, очищающим составом, содержащим алюмосиликаты, органические вещества и минеральные удобрения, и связанные между собой гибким трубопроводом плавающую емкость-отстойник, флотатор (придонный блок очистки), установленный на дно водоема, и блок подачи воздуха, снабженный распылителем (см. ЕА №200601718, МПК Е02В 15/04, B01J 20/00, опубл. 2007.02.27).A known method of purification of water and bottom sediments of reservoirs and a system for cleaning reservoirs containing a surface treatment module consisting of active booms, a cleaning composition containing aluminosilicates, organic substances and mineral fertilizers, and a floating tank settler, flotator (bottom block cleaning), installed on the bottom of the reservoir, and the air supply unit equipped with a spray (see EA No. 200601718, IPC ЕВВ 15/04, B01J 20/00, publ. 2007.02.27).

Недостатком системы очистки водоемов является отсутствие очистки глубоких (погребенных) слоев загрязненных донных отложений, а также размытие донных отложений, которое вызывает вторичное загрязнение придонных слоев.The disadvantage of the system for cleaning water bodies is the lack of cleaning of the deep (buried) layers of contaminated bottom sediments, as well as the erosion of bottom sediments, which causes secondary pollution of the bottom layers.

Поставлена задача разработать экологически эффективную систему очистки воды и донных отложений водных объектов.The task is to develop an environmentally effective system for treating water and bottom sediments of water bodies.

Технический результат, реализуемый при использовании заявленной системы очистки, заключается в увеличении степени очистки донных отложений.The technical result realized when using the claimed purification system is to increase the degree of purification of bottom sediments.

Для достижения названного технического результата в известной системе очистки воды и донных отложений водных объектов, содержащей взаимосвязанные между собой трубопроводами плавающую емкость-отстойник, придонный блок очистки и блок подачи воздуха, снабженный распылителем, новым является то, что придонный блок очистки снабжен вибраторами механических колебаний, размещенными на внешней стороне днища, и пневматическими вибропреобразователями, установленными на внутренней стороне днища и соединенными гибким трубопроводом с блоком подачи воздуха. Отношение диаметра вибраторов механических колебаний к расстоянию между вибраторами механических колебаний равно 1:3-1:5.To achieve the named technical result in a known system for treating water and bottom sediments of water bodies containing interconnected pipelines, a floating tank-sump, a bottom cleaning unit and an air supply unit equipped with a spray, the new one is that the bottom cleaning unit is equipped with vibrators of mechanical vibrations, placed on the outside of the bottom, and pneumatic vibration transducers mounted on the inside of the bottom and connected by a flexible pipe to the block under Get air. The ratio of the diameter of the vibrators of mechanical vibrations to the distance between the vibrators of mechanical vibrations is 1: 3-1: 5.

Придонный блок очистки может иметь произвольную геометрическую фигуру, предпочтительнее прямоугольная форма. Прямоугольная форма экономически более приемлема при исполнении и эффективна в работе. Придонный блок очистки выполнен в виде прямоугольной формы, имеющей верхнюю, нижнюю (днище) и боковые стенки. Верхняя стенка выполнена конусообразной или пирамидальной формы, т.е. сужающейся. Сужение (к выходу образовавшихся нефтяных агрегатов) необходимо для того, чтобы не создавалась «мертвая зона» из скопившихся пузырьков воздуха в верхней части придонного блока очистки и для поднятия вверх образовавшихся агрегатов нефти и нефтепродуктов вместе с пузырьками воздуха, например, по гибкому трубопроводу в плавающую емкость-сборник.The bottom cleaning unit may have an arbitrary geometric shape, preferably a rectangular shape. The rectangular shape is economically more acceptable in execution and effective in work. The bottom cleaning unit is made in the form of a rectangular shape having an upper, lower (bottom) and side walls. The upper wall is conical or pyramidal, i.e. tapering. The narrowing (to the exit of the formed oil aggregates) is necessary so as not to create a “dead zone” from the accumulated air bubbles in the upper part of the bottom cleaning unit and to raise the formed oil and oil aggregates together with air bubbles, for example, through a flexible pipeline into the floating collection tank.

Длина и ширина придонного блока относятся как 1:2 до 1:1 для наиболее эффективной работы системы. Высота придонного блока относится к его стороне в пределах 1:3-1:2 для более эффективной работы.The length and width of the bottom block are 1: 2 to 1: 1 for the most efficient operation of the system. The height of the bottom block refers to its side within 1: 3-1: 2 for more efficient operation.

Днище придонного блока очистки выполнено в виде решетки, размеры отверстий необходимы и достаточны для прохождения нефти и нефтепродуктов сквозь них. Днище придонного блока очистки служит основанием для размещения на нем вибраторов механических колебаний и пневматических преобразователей. Вибраторы механических колебаний укреплены на днище с внешней его стороны и ориентированы в донные отложения. Крепление жесткое, например с помощью резьбового соединения. При этом вибраторы механических колебаний размещены таким образом, что соотношение их диаметра к расстоянию между ними находится от 1:3 до 1:5. Вибраторы механических колебаний могут иметь любую геометрическую форму, но предпочтительно цилиндрическую, стержневидную или конусовидную. Количество вибраторов механических колебаний определяется площадью придонного блока очистки.The bottom of the bottom cleaning unit is made in the form of a grate, the size of the holes is necessary and sufficient for the passage of oil and oil products through them. The bottom of the bottom cleaning unit serves as the basis for the placement of mechanical vibrators and pneumatic converters on it. Vibrators of mechanical vibrations are mounted on the bottom from the outside and oriented to the bottom sediments. The mount is rigid, for example using a threaded connection. In this case, the vibrators of mechanical vibrations are placed in such a way that the ratio of their diameter to the distance between them is from 1: 3 to 1: 5. Vibrators of mechanical vibrations can have any geometric shape, but preferably cylindrical, rod-shaped or conical. The number of vibrators of mechanical vibrations is determined by the area of the bottom cleaning unit.

В придонном блоке очистке, на внутренней стороне днища, размещены пневматические вибропреобразователи, которые приводят в действие при помощи воздушных компрессоров. Пневматические вибропреобразователи укреплены на днище таким образом, чтобы максимально эффективно передавать механические колебания на решетчатое днище с вибраторами. Крепление жесткое, например с помощью резьбового соединения. Пневматические преобразователи размещать можно как по периметру, так и в центре. Наиболее целесообразный вариант - установка преобразователей по углам придонного блока очистки и один - в центре. Количество пневматических вибропреобразователей зависит от их технических характеристик. Расстояние между пневматическими вибропреобразователями зависит от их мощности, от этого же зависит их количество. При этом между днищем и боковыми стенками придонного блока очистки размещены резиновые прокладки или подушки для гашения вибрации (на чертеже не показаны).In the bottom cleaning unit, on the inside of the bottom, pneumatic vibration transducers are placed, which are driven by air compressors. Pneumatic vibration transducers are mounted on the bottom in such a way as to transfer mechanical vibrations to the trellised bottom with vibrators as efficiently as possible. The mount is rigid, for example using a threaded connection. Pneumatic converters can be placed both around the perimeter and in the center. The most appropriate option is to install the transducers in the corners of the bottom cleaning unit and one in the center. The number of pneumatic vibration transducers depends on their technical characteristics. The distance between pneumatic vibration transducers depends on their power, their quantity depends on the same. At the same time, rubber gaskets or pillows for damping vibration (not shown) are placed between the bottom and side walls of the bottom cleaning block.

Распылитель воздуха, а их может быть несколько, располагают на расстоянии от решетчатого днища придонного блока очистки, таким образом, чтобы не вызвать потоки, которые бы приводили к размытию донных отложений.The air atomizer, and there may be several, are placed at a distance from the trellised bottom of the bottom cleaning unit, so as not to cause flows that would blur the bottom sediments.

С помощью пневматических преобразователей колебания передаются решетчатому днищу, а от него - к вибраторам механических колебаний. В результате чего происходит отделение агрегатов нефти и нефтепродуктов, которые приобретают положительную плавучесть и далее они с потоком воздушных пузырьков поднимаются в сужающуюся верхнюю часть придонного блока очистки.Using pneumatic converters, the vibrations are transmitted to the grating bottom, and from it to the vibrators of mechanical vibrations. As a result, oil and oil products aggregates are separated, which acquire positive buoyancy, and then they rise with a stream of air bubbles into the tapering upper part of the bottom cleaning block.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена схема системы очистки воды и донных отложений водоемов.The present invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a water treatment system and bottom sediments of water bodies.

Предлагаемая система очистки содержит придонный блок очистки 1, на внешней стороне его днища размещены вибраторы механических колебаний 2, а на внутренней стороне его днища установлены пневматические преобразователи 3, соединенные гибким трубопроводом 4 с блоком подачи воздуха 5, последний через гибкий трубопровод 6 с распылителем воздуха 7 соединен с придонным блоком очистки 1, при этом блок очистки 1 соединен через гибкий трубопровод 8 с плавающей емкостью-отстойником 9.The proposed cleaning system contains a bottom cleaning unit 1, mechanical vibrators 2 are located on the outside of its bottom, and pneumatic converters 3 are mounted on the inside of its bottom, connected by a flexible pipe 4 to the air supply unit 5, the latter through a flexible pipe 6 with an air atomizer 7 connected to the bottom cleaning unit 1, while the cleaning unit 1 is connected through a flexible pipe 8 with a floating tank-settler 9.

Система очистки работает следующим образом: на загрязненный участок водного объекта опускают на дно или удерживают на уровне поверхности донных отложений придонный блок очистки 1 с установленными на его днище (донной части) вибраторами механических колебаний 2, которые погружаются в толщу донных отложений. Включают блок подачи воздуха 5, производят регулировку подачи воздуха (не показано) к распылителю 7 и к пневматическим вибропреобразователям 3. Приводят в действие вибраторы механических колебаний 2. Отделяемые от донных отложений по средствам вибрации агрегаты нефти и/или нефтепродуктов увлекаются воздушными пузырьками, выходящими из распылителя 7 в придонный блок очистки 1, и попадают по гибкому трубопроводу 8 в плавающую приемную емкость 9. На агрегаты нефти и/или нефтепродуктов, отделенные вибрацией от донных отложений, воздействуют пузырьками воздуха из блока подачи воздуха, которые, поднимаясь к поверхности воды, увлекают за собой агрегаты нефти и/или нефтепродуктов. Аккумулированные в плавающей на поверхности воды приемной емкости-отстойнике 9 нефть и/или нефтепродукты перекачивают в емкости (на чертеже не указанно) и вывозят в места сбора переработки или утилизации.The cleaning system works as follows: a bottom cleaning unit 1 with mechanical vibrators 2 installed on its bottom (bottom part), which are immersed in the thickness of bottom sediments, is lowered to the bottom or kept at the level of the surface of bottom sediments. Turn on the air supply unit 5, adjust the air supply (not shown) to the atomizer 7 and to the pneumatic vibration transducers 3. The vibrators of mechanical vibrations are driven 2. The aggregates of oil and / or oil products that are separated from the bottom sediments by means of vibration are entrained in air bubbles coming out of spray 7 in the bottom cleaning unit 1, and fall through a flexible pipe 8 into the floating receiving tank 9. The aggregates of oil and / or oil products, separated by vibration from the bottom sediments, are affected by pu yrkami air from the air supply unit, which, rising to the surface of the water, entrain the oil aggregates and / or mineral oil. Accumulated in the receiving tank-settling tank 9 floating on the surface of the water, oil and / or oil products are pumped into the tank (not indicated in the drawing) and transported to the places of processing or disposal.

Система очистки воды и донных отложений водоемов была апробирована в лабораторных условиях. Чистый грунт (объем ила в количестве 100 литров, ил сметанообразной консистенции) загрязняли нефтью в количестве 1500 г и в течение 15 суток ежедневно перемешивали для достижения грунтом максимального загрязнения в результате процессов сорбции. Далее загрязненный грунт помещали на дно 250-литрового аквариума слоем 20 см и в течение 3-х часов заливали водопроводной водой (которую отстаивали в течение 1 суток во избежание размытия отложений). После наполнения аквариум накрывали покровным стеклом и оставляли на 30 суток для прохождения процессов коагуляции нефти (для приближения естественных условий). Модель системы очистки воды и донных отложений от нефти приводили в действие, в частности блок придонной очистки, на котором установлены пневматические преобразователи, опускали на дно таким образом, чтобы механические вибраторы проникли в загрязненный нефтью грунт. Из блока подачи воздуха 5 (использован воздушный компрессор) по гибкому шлангу 4 подают воздух на пневматические вибропреобразователи 3 до достижения колебаний с частотой 250 Гц. В зоне работы системы, т.е. вибраторов механических колебаний 2, отмечают активный подъем агрегатов нефти, которые, проходя сквозь решетчатые отверстия в днище, поднимаются вверх. Пузырьки воздуха, выходя из распылителя 7, увлекают за собой нефтяные агрегаты. Поднимаемые током воздушных пузырьков нефтяные агрегаты поступают через гибкий трубопровод 8 в плавающую емкость - сборник 9. Пробы донных отложений отбирали с помощью трубчатого дночерпателя непосредственно перед началом эксперимента и после эксперимента и анализировали. Результаты анализа свидетельствуют о том, что среднее содержание нефти составило 19,3 г/кг сухого грунта и после эксперимента - 2,1 г/кг. Это свидетельствует о 9-кратном снижении нефти в 20-сантиметровом слое донных отложений.The water treatment system and bottom sediments of water bodies were tested in laboratory conditions. Clean soil (sludge in the amount of 100 liters, sludge-like consistency) was contaminated with oil in an amount of 1,500 g and was mixed daily for 15 days to achieve maximum soil pollution as a result of sorption processes. Next, the contaminated soil was placed on the bottom of a 250-liter aquarium with a layer of 20 cm and was poured with tap water for 3 hours (which was defended for 1 day to avoid erosion of deposits). After filling, the aquarium was covered with a coverslip and left for 30 days to undergo oil coagulation processes (to approximate natural conditions). A model of a system for purifying water and bottom sediments from oil was driven, in particular, a bottom cleaning unit, on which pneumatic converters are installed, was lowered to the bottom so that mechanical vibrators penetrated the oil-contaminated soil. From the air supply unit 5 (an air compressor was used), air is supplied to the pneumatic vibration transducers 3 through a flexible hose 4 until oscillations with a frequency of 250 Hz are reached. In the area of the system, i.e. vibrators of mechanical vibrations 2, note the active rise of oil aggregates, which, passing through the lattice holes in the bottom, rise up. Bubbles of air, leaving the spray 7, carry with them the oil units. Oil aggregates raised by the flow of air bubbles flow through a flexible pipe 8 into a floating tank - collector 9. Samples of bottom sediments were taken using a tubular dredger immediately before and after the experiment and were analyzed. The analysis results indicate that the average oil content was 19.3 g / kg of dry soil and after the experiment - 2.1 g / kg. This indicates a 9-fold decrease in oil in the 20-centimeter layer of bottom sediments.

Преимущества заявленного изобретения:Advantages of the claimed invention:

- возможность извлечения нефти из погребенных слоев донных отложений;- the ability to extract oil from buried layers of bottom sediments;

- улучшено качество очистки по сравнению с прототипом в 2-5 раз;- improved quality of cleaning compared to the prototype 2-5 times;

- отсутствие вторичного загрязнения воды, т.к. отделение нефти происходит без размытия донных отложений;- lack of secondary water pollution, because oil separation occurs without erosion of bottom sediments;

- осуществляют очистку не только нефти с поверхности, но и слоя загрязненного ила (на глубину проникновения вибраторов);- carry out the cleaning of not only oil from the surface, but also a layer of contaminated sludge (to the depth of penetration of the vibrators);

- способ реализуется без расстановки активных бонов, что уменьшает стоимость очистки донных отложений. Положительным эффектом является также и то, что очистку от нефти и/или нефтепродуктов с помощью системы осуществляют непосредственно в природных и искусственных водных объектах на загрязненных участках на всю глубину их загрязнения.- the method is implemented without arranging active booms, which reduces the cost of cleaning bottom sediments. A positive effect is the fact that the cleaning of oil and / or oil products using the system is carried out directly in natural and artificial water bodies in contaminated areas to the entire depth of their pollution.

Claims (4)

1. Система очистки донных отложений водоемов от нефти и/или нефтепродуктов, содержащая взаимосвязанные между собой трубопроводами плавающую емкость - отстойник, придонный блок очистки и блок подачи воздуха, снабженный распылителем, отличающаяся тем, что придонный блок очистки снабжен вибраторами механических колебаний, размещенными на внешней стороне днища, и пневматическими преобразователями, установленными на внутренней стороне днища и соединенными гибким трубопроводом с блоком подачи воздуха.1. A system for cleaning bottom sediments of water bodies from oil and / or oil products, containing a floating tank interconnected by pipelines - a sump, a bottom cleaning unit and an air supply unit equipped with a sprayer, characterized in that the bottom cleaning unit is equipped with mechanical vibrators located on the outside side of the bottom, and pneumatic converters mounted on the inner side of the bottom and connected by a flexible pipe to the air supply unit. 2. Система очистки по п.1, отличающаяся тем, что отношение диаметра вибратора механических колебаний к расстоянию между вибраторами механических колебаний равно 1:3-1:5.2. The cleaning system according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameter of the vibrator of mechanical vibrations to the distance between the vibrators of mechanical vibrations is 1: 3-1: 5. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что верхняя стенка придонного блока очистки выполнена с сужением.3. The system according to claim 1, characterized in that the upper wall of the bottom cleaning unit is made with narrowing. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что днище придонного блока очистки выполнено в виде решетки. 4. The system according to claim 1, characterized in that the bottom of the bottom cleaning unit is made in the form of a grill.

Images